利用液体压力来复位震动器的震动方法和装置制造方法及图纸

一种用于传递重复的震动来冲击井下的被卡物的方法和装置。震动工具布置在盘管或其他油井管道上，液体压力用于循环运转震动器而无需在井口使得油井管道往复运动。所述工具包括液压复位组件。所述液体压力腔通过穿过工具的流通路径流体连通。因此，当工具中的内部液体压力超过油井中的外部压力时，液体压力驱动液体压力腔中的活塞，从而朝向收缩位置压迫工具。这样，复位组件能够克服液体压力的趋势而延伸工具。所述复位组件能够构成为平衡或补偿延伸压力，从而防止工具的不希望的预备激发，或者克服延伸压力，从而收缩工具以预备激发震动机构。

Method and device for resetting shock of vibrator by using liquid pressure

A method and apparatus for transferring repeated vibrations to impact a downhole card. The vibrating tool is arranged on the coil or other oil well pipe, and the liquid pressure is used to circulate the vibrator without causing the oil well pipe to move back and forth at the wellhead. The tool includes a hydraulic reset assembly. The liquid pressure chamber is in fluid communication through the circulation path of the tool. Therefore, when the internal fluid pressure in the tool exceeds the external pressure in the oil well, the liquid pressure drives the piston in the liquid pressure chamber, thereby pressing the tool toward the shrinkage position. In this way, the reset assembly can overcome the tendency of the liquid pressure and extend the tool. The reset assembly can be configured to balance or compensate the extended pressure, thereby preventing an unexpected preparatory excitation of the tool, or overcoming the extended pressure, thereby shrinking the tool to prepare the excitation mechanism.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用液体压力来复位震动器的震动方法和装置
本专利技术主要涉及一种井下工具及方法，更具体地，但不限于，本专利技术涉及一种用于传递震动冲击给井下物体的工具及方法。附图说明图1是典型的盘管系统的示意图。图2是典型的液压震动工具的示意图。图3是根据本专利技术的优选实施方式的“过平衡”震动工具的示意图。图4是根据本专利技术的第二优选实施方式的“平衡”震动工具的示意图。图5A-图5C是图3的震动工具的连续的片断的剖面图。图6A和图6B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在激活或拆卸位置以及在震动前(pre-jar)或预备激发(cocked)位置的震动组件。图7A和图7B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在震动后(post-jar)或拆卸位置以及在震动前或预备激发位置的第一复位组件。图8A和图8B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在震动后或执行位置以及在震动前或预备激发位置的第二复位组件。图9A和图9B是图5A-图5C的震动工具的纵向剖面图，图中显示有分别在震动后或执行位置以及在预备激发和拆卸位置的扭矩传输部件。具体实施方式震动工具通过震动或抖动来释放在井眼中被卡住或被固定的井下工具或物体。在液压式或往复式震动器(jars)中，可伸缩地设置在内外管状件中的测量部或释放部抑制震动器的延伸，这就在震动器内的液压释放机构允许在震动工具内快速延伸和冲击之前为管线延伸提供充足的时间。这在被卡住的工具或物体上产生了很大的动载荷。大多数液压震动器被设计为用于重复或循环运行，以继续震动被卡住的物体直到它们被移动。该震动器的反复激活及复位或再预备激发通过推拉管线完成。液压震动器通常在盘管上运行。然而，利用盘管运行液压震动器存在几个缺点。将盘管推或“压”(snub)进水平井内特别困难，进而使得震动器很难循环。此外，可能会发生与管道的磨损和撕裂相关的问题。每次盘管穿过用于在井口固定和密封盘管的地面设备(喷注头等)，管道承受应力和应变。这样实际会减少管道的使用寿命。在液压震动运行期间，盘管的同样小的部分会遭受反复的高负载循环，这就会快速降低该部分的管道的状况，从而使整个运行甚至钻井陷入危险。这种情况就高压井来说特别合理；高压负载在管道上施加更多的压力。当管道磨损时，退化的部分必须被去除或替换，这不仅耗时而且昂贵。在某些高压的情况下，盘管可能被限制为仅有3-4个震动循环。本专利技术的震动工具提供采用盘管的用于震动操作的方法和工具的改进。根据本专利技术的方法，震动器使用液体压力来循环运行；从而盘管的反复地升高和降低被消除。这使得除震动组件外在工具内引入一个或多个液体压力腔成为可能。尽管本专利技术的震动工具及方法对盘管特别有效，本领域人员可以理解的是它可用于其他管井管道，例如连接油管和钻井油管。现在转到附图尤其是图1，其中显示有典型的盘管布置震动系统。该示例的系统或“成套装置”通常由附图标记10标示，其包括地面设备。该地面设备包括用于分配盘管14的卷筒组件12。弯曲导管或“鹅颈管(gooseneck)”16引导管14进入通过吊装设备22(crane)支撑于井口20的喷注组件18。吊装设备22及动力单元24可以支撑在拖车26(trailer)或其他适当的平台(如制轮器等)上。图1中未显示的操纵室及其他部件也可以包括在本实施方式中。井眼30中的管14的端部的打捞工具28用于将震动器32连接到固定件34。在管14的井下的端部连接的工具的组合形成底部孔组件36。底部孔组件36和管的组合此处被称为管线38。底部孔组件36可以包括多个工具，多个工具包括但不限于钻头(bit)、泥浆马达、液压接头、震动工具、止回阀以及连接工具。液体通过卷筒组件12中的管道和连接件的系统引入盘管14内，此处仅示意地标注为40。根据现有技术，震动器26通过反复地升高和降低喷注组件18中的管部循环，直到物体34被移走。在某些实施例中，震动器26直接连接到井眼30中的被卡物34上。在其他实施例中，震动器26与包括几个工具的底部孔组件连接为一体。当震动器26描述成可连接于“井下固定物”时，这将意味着工具可连接于在井眼内卡住的在工具串中的其他工具，或者可连接于依次连接到井中的被卡物34的打捞工具28，或者甚至直接连接到被卡物。如图1所示的盘管喷注系统10是作为示例，而不应该成为限制。目前存在多种形式的可用的管喷注系统，本专利技术的方法及装置可在上述任意的系统中同样顺利地使用。图2是管布置液压震动工具J的示意图。管状心轴M可伸缩地容纳于壳体H中。心轴的下端连接到被卡物，壳体的上端连接到管的井下的端部。液体压力腔C1形成在壳体的侧壁内，其中窄径部N将液体压力腔分隔为上部和下部。依靠心轴的活塞P1如盘管串上升及下降那样在腔室中沿轴向运动。震动器通过“释放”(slackingoff)而在管柱串上设置或预备激发，以允许壳体在心轴上向下运动，以压迫活塞通过窄部进入上腔。震动器通过升高管道而激活，管道将活塞拉回腔室的窄部。由于活塞运动进入下腔，突然的压力释放在工具中产生震动冲击。该过程一直重复直到被卡物被移走。暴露于进入工具的液体的心轴的端部的表面区域标记为A1。当流经工具的内部压力超过井眼中的液压压力时，由工具中的液体压力施加的压力趋向于扩张到工具。这被称为压力感应扩张力(“PIEF”)并可通过下述公式表达，其中Pint代表井眼中的内部液体压力，Pext代表井眼中的外部液体压力：PIEF＝A1x(Pint-Pext).因此,对于标准的2.88短行程的震动器的PIEF，例如图2中所示的震动器，其中区域A1为1.77平方英寸，PIEF可由下述公式确定：PIEF＝1.77x(Pint-Pext).图3是本专利技术的工具的第一实施方式的示意图。在考虑震动机构的情况下，工具J1的结构可与图2中描述的工具相同。然而，应当理解的是可以采用其他结构形式的震动组件。可选择的震动器的形式包括机械震动器、弹簧操作式震动器以及电子释放式震动器。此外，此处描述的任何其他形式的具有液压复位方法和液压复位系统的需要重要的复位力的震动器可以无需在地面移动管道来复位。如图3所示，管状心轴M可伸缩地容纳于壳体H中。心轴的下端连接到被卡物，壳体的上端连接到管的井下的端部。本专利技术的工具包括当内部压力超过井眼压力时提供与PIEF相反的压力感应收缩力(“PICF”)的液压复位系统。最后，两个额外的液体压力腔C2和C3由内壁H中的环形凹槽产生，两个活塞P2和P3形成在心轴的外部边缘上。液体压力腔室C2和C3通过(井下的)活塞P2和P3下面的液流口F1和F2流体连通到心轴的腔室(lumen)。因此，在这些腔室的表面区域的分别标记为A2和A3的液体压力是压力感应收缩力，该压力感应收缩力趋向于相对于心轴向下移动壳体，即趋向于连接到工具上。因此，通过选择工具零件的尺寸，“过平衡”工具使得液体压力能够用于在工具中复位或预备激发震动机构。图3所示的工具的液压操作由下述公式表达，其中Pint代表井眼中的内部液体压力，Pext代表井眼中的外部液体压力，PIF代表工具中的纯压力感应力：PIF＝[A1x(Pint-Pext)]-[A2x(Pint-Pext)]-[A3x(Pint-Pext)]＝[A1–A2-A3)x(P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于传递冲击到井下的固定物体的震动工具，该工具能够连接到油井管道并且能够通过在所述油井管道上的液体压力操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.10 US 13/044,7851.一种用于传递冲击到井眼下的固定物体的震动工具，其中，该工具能够连接到油井管道，其中，所述工具能够在收缩位置和延伸位置之间操作，其中，所述工具包括液压组件，当所述工具中的操作液体的内部液体压力大于井眼中外部液体压力时，所述液压组件构成为在所述工具上产生收缩力。2.一种油井管道布置震动系统，该油井管道布置震动系统包括权利要求1所述的震动工具，其中，所述系统还包括在表面上用于固定所述油井管道免于移动的油井管道支撑组件。3.根据权利要求2所述的油井管道布置震动系统，其中，所述震动工具的特征在于具有可延伸和收缩的壳体。4.一种用于传递冲击到井眼下的固定物体的震动工具，该震动工具能够连接到油井管道，所述工具包括：外管状组件；内管状组件，该内管状组件可伸缩地容纳于所述外管状组件中，从而从收缩位置相对运动到延伸位置；其中，所述内管状组件和所述外管状组件限定穿过所述工具的流通路径，该流通路径延伸通过所述工具，以允许操作液体从所述油井管道通过所述震动工具，其中，当流经所述工具的内部压力超过所述井眼中的液体压力时，由所述工具中的液体压力施加的压力趋向于延伸所述工具；其中，所述内管状组件和所述外管状组件中的一者能够连接到所述油井管道，所述内管状组件和所述外管状组件中的另一者能够连接到所述固定物体；所述工具中的震动组件，其中，该震动组件包括砧面和锤击面；以及所述工具中的液压复位组件，该液压复位组件包括至少一个液体压力腔和活塞，所述液体压力腔与所述流通路径流体连通，从而当所述工具中的所述操作液体的内部液体压力大于所述井眼中的外部液体压力时，所述工具上产生趋向于收缩所述工...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·舒尔茨，A·M·菲尔古森，M·L·肯奈尔，
申请(专利权)人：过油管解决方案服务有限公司，
类型：
国别省市：